混凝土的黏聚力怎么检测

混凝土黏聚力是指其内部水泥石、骨料及界面过渡区通过物理化学作用形成的粘结力，是影响混凝土工作性能（抗离析、保水性）与力学性能（抗拉、抗剪强度）的核心指标。准确检测黏聚力对优化配合比、保证施工质量及预防工程病害（裂缝、剥落）至关重要。本文系统介绍混凝土黏聚力的常见检测方法及关键注意事项，为工程实践提供参考。

混凝土黏聚力的基本概念厘清

理解黏聚力需先区分其与“内摩擦力”的差异：黏聚力（c）是混凝土内部颗粒通过水泥水化产物（如C-S-H凝胶）、物理吸附及化学粘结产生的“固有粘结力”，不依赖外部压力；内摩擦力（由摩擦角φ表征）是颗粒滑动时的阻力，与垂直压力正相关。两者共同构成抗剪强度（库仑定律：τ=c+σtanφ）。

黏聚力的来源包括三部分：水泥浆体内部的凝胶粘结、水泥浆与骨料的界面粘结、骨料间的物理咬合。检测黏聚力本质是对这些粘结作用的综合量化，需结合不同方法实现。

直接剪切试验：直接量化黏聚力的经典方法

直接剪切试验是最直接的黏聚力检测法，核心是通过模拟剪切破坏测量抗剪强度，再用库仑定律拟合黏聚力。试验采用直接剪切仪（应变控制或应力控制式），试样为100mm×100mm×100mm立方体或φ150mm×150mm圆柱体，养护至28d龄期。

试验步骤：先施加垂直压力（如0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa三档），再以0.5mm/min速率施加水平剪切力至试样破坏，记录每档压力下的最大剪切力。绘制“剪切强度-垂直压力”曲线，曲线截距即为黏聚力（c），斜率为tanφ（内摩擦角正切值）。

该方法优点是直接量化，缺点是试样易发生不均匀变形（上下盒错动），需保证剪切面平整、垂直压力均匀，减少结果误差。

劈裂抗拉试验：间接反映黏聚力的常用手段

劈裂抗拉试验（巴西试验）通过劈裂破坏测抗拉强度，间接反映黏聚力——混凝土抗拉强度主要由黏聚力提供。方法操作简单、设备常见，广泛用于现场及实验室检测。

试样用φ150mm×300mm圆柱体或100mm×100mm×100mm立方体，置于压力机劈裂夹具中（垫硬木板避免局部压碎），沿直径施加线荷载至劈裂破坏。劈裂抗拉强度公式为f_t=2P/(πdl)（P为破坏荷载，d为试样直径，l为长度）。

黏聚力与劈裂抗拉强度正相关：f_t越大，黏聚力越好。需注意，立方体试样结果比圆柱体高10%~15%，需保持试样类型一致；同时需排除骨料强度等干扰因素，结合其他方法验证。

拉拔试验：模拟实际粘结的检测方式

拉拔试验模拟混凝土与钢筋等材料的粘结破坏，测量黏聚力——工程中混凝土常与钢筋粘结，黏聚力是粘结强度的重要组成。方法更接近实际场景，适合检测实际黏聚性能。

试样制备：将直径16mm~20mm的光圆/带肋钢筋埋入150mm×150mm×150mm混凝土试块，埋深5d（d为钢筋直径），养护28d后用拉力机以1mm/min速率拉拔，记录最大拉拔力（P）。粘结强度公式为τ=P/(πdl)（l为埋深）。

试验注意：钢筋需除锈清洁，埋深准确（避免偏深/偏浅导致非粘结破坏），拉力与钢筋轴线平行。粘结强度包含黏聚力、摩擦力及机械咬合力，黏聚力占比30%~50%（带肋钢筋机械咬合力更高）。

坍落度及扩展度试验：从工作性能间接判断黏聚力

坍落度试验是现场最常用的工作性能检测法，虽不量化黏聚力，但可通过直观现象快速判断——黏聚力是混凝土保持整体均匀性的能力，直接影响抗离析、保水性。

试验步骤：混凝土分三层装入坍落度筒（高300mm、上口径100mm、下口径200mm），每层振捣25次，提起筒后测坍落高度（坍落度）及扩展直径（扩展度）。

黏聚力好的表现：坍落度损失小（30min内≤20mm）、坍落后整体均匀（无离析/泌水）、扩展度均匀（直径差≤20mm）。若崩塌、离析或泌水严重，说明黏聚力差。该法快速低成本，适合现场施工质量控制。

流变仪测试：精准分析黏聚性的现代手段

流变仪通过测量流变参数（塑性黏度μ、屈服应力τ0）间接反映黏聚力。屈服应力是混凝土开始流动的最小应力，包含黏聚力与内摩擦力，可定量评估黏聚力。常用旋转流变仪或同轴圆柱流变仪（如ICAR流变仪）。

试验时将混凝土装入测量腔，通过旋转部件施加剪切力，记录剪切应力与速率的关系，用宾汉姆模型（τ=τ0+μγ）拟合屈服应力（τ0）和塑性黏度（μ）。屈服应力越大，黏聚力越好。

注意事项：控制试样温度（20±2℃）和剪切速率（0~100s⁻¹），避免温度过高加速水化或速率过快破坏结构。方法非破坏性、精准，适合研究型检测（如优化自密实混凝土配合比）。

超声波法：无损伤检测黏聚力的辅助技术

超声波法是无损伤辅助法，原理是超声波传播速度与混凝土密实度、黏聚力正相关——黏聚力好的混凝土结构致密，波速快；反之波速慢。适合已浇筑结构（如墙体、梁）的黏聚力检测。

试验用超声波检测仪（如NM-4A），将发射/接收换能器置于试样两侧，测传播时间（t），波速公式为v=L/t（L为换能器间距）。普通混凝土28d波速通常3500m/s~4500m/s，低于3000m/s说明黏聚力差。

需注意：波速还受强度、含水率影响，需结合钻芯取样等方法验证。该法无损伤，适合既有结构的黏聚力评估。

混凝土黏聚力检测的关键注意事项

1、试样制备：配合比准确（误差≤1%）、振捣均匀（避免离析）、养护标准（20±2℃、湿度≥95%），试样表面平整无缺陷。

2、环境控制：试验温度20±5℃、湿度≥50%，现场需避免阳光/风雨，温度异常时保温/预热。

3、仪器校准：检测仪器（剪切仪、拉力机、流变仪）每年至少校准1次，保留证书。

4、操作严谨：加载速率符合标准（如直接剪切0.5mm/min、拉拔1mm/min），实时记录数据（荷载、位移、时间）。

5、数据处理：3个平行试验取平均（偏差超15%需剔除），绘制曲线线性拟合黏聚力，避免主观判断。